Характеристики низкочастотного окружающего шума в мелком море с неоднородной структурой дна

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках численных экспериментов анализируются характеристики низкочастотных шумовых полей в мелководных акустических волноводах с неоднородной структурой донных осадков, в том числе и в присутствии водоподобного дна. Рассматриваются две модели морского дна: идеализированная, с линейным изменением скорости звука в дне вдоль одной из декартовых координат, и реалистичная, где скорость звука в дне зависит от всех трех координат. Последняя модель близка к реальной ситуации в одном из мелководных районов Карского моря. Исследуются шумовые поля от распределенных приповерхностных источников (поверхностное волнение) и сосредоточенного источника (шум судна). Расчеты выполнены с помощью метода широкоугольного параболического уравнения. Получены усредненные горизонтальные и вертикальные характеристики направленности шумового поля поверхностного волнения, а также средние значения интенсивности в зависимости от положения приемной вертикальной антенны и частоты звука. Для областей дна с отличающимися свойствами построены пространственные зависимости уровня локального источника шума. Продемонстрирована возможность обнаружения водоподобных участков дна по записи шума движущегося судна на стационарную вертикальную акустическую антенну. В случае распределенных источников показано, что усредненные характеристики шума слабо зависят от скорости звука в дне.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Д. Боджона

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bodjona@kapella.gpi.ru
Россия, ул. Вавилова 38, Москва, 119991

Д. Д. Сидоров

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: sidorov@kapella.gpi.ru
Россия, ул. Вавилова 38, Москва, 119991

В. Г. Петников

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: petniko@kapella.gpi.ru
Россия, ул. Вавилова 38, Москва, 119991

А. А. Луньков

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: lunkov@kapella.gpi.ru
Россия, ул. Вавилова 38, Москва, 119991; ул. 2-Бауманская 5, Москва, 105005

Список литературы

  1. Малашенков Б.М., Акчурин Л.И. Проблемы и перспективы разработки нефтегазовых месторождений на арктическом шельфе Российской Федерации // Вестник Московского университета. Сер. 21. Управление (государство и общество). 2015. № 2. С. 49–64.
  2. Газарян Ю.Л. Об энергетическом спектре шума в плоскослоистых волноводах // Акуст. журн. 1975. Т. 21. № 3. С. 382–389.
  3. Аредов А.А., Дронов Г.М., Фурдуев А.В. Влияние ветра и внутренних волн на параметры шума океана // Акуст. журн. 1990. Т. 36. № 4. С. 581.
  4. Ingenito F., Wolf S.N. Site dependence of wind-dominated ambient noise in shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 1989. V. 85. № 1. P. 141–145.
  5. Григорьев В.А., Петников В.Г., Росляков А.Г., Терёхина Я.Е. Распространение звука в мелком море с неоднородным газонасыщенным дном // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 3. С. 342–358.
  6. Grigor’ev V.A., Lunkov A.A., Petnikov V.G. Effect of sound-speed inhomogeneities in sea bottom on the acoustic wave propagation in shallow water // Physics of Wave Phenomena. 2020. V. 28. P. 255–266.
  7. Petnikov V.G. et al. Modeling underwater sound propagation in an arctic shelf region with an inhomogeneous bottom // J. Acoust. Soc. Am. 2022. V. 151. № 4. P. 2297–2309.
  8. Yang T.C., Yoo K. Modeling the environmental influence on the vertical directionality of ambient noise in shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 1997. V. 101. № 5. P. 2541–2554.
  9. Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of shallow water acoustics. New York: Springer, 2012. V. 1.
  10. Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Луньков А.А. Широкополосное звуковое поле в мелководном волноводе с неоднородным дном // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 5. С. 608–619.
  11. Зверев В.А. Избранные труды. Н. Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2004.
  12. Зверев В.А. Формирование изображений акустических источников в мелком море. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2019. 112 с.
  13. Carey W.M., Evans R.B. Ocean ambient noise: measurement and theory. Springer Science & Business Media, 2011.
  14. Collins M.D. A split-step Padé solution for the parabolic equation method // J. Acoust. Soc. Am. 1993. V. 93. № 4. P. 1736–1742.
  15. Wilson J.H. Wind-generated noise modeling // J. Acoust. Soc. Am. 1983. V. 73. № 1. P. 211–216.
  16. Leigh C.V., Eller A.I. Dynamic ambient noise model comparison with Point Sur, California, in situ data // Contract. 2006. V. 24. № 02-D. P. 6602.
  17. Heaney K.D. Rapid geoacoustic characterization using a surface ship of opportunity // IEEE J. Oceanic Engineering. 2004. V. 29. № 1. P. 88–99.
  18. Завольский Н.А., Раевский М.А. Горизонтальная анизотропия динамических шумов в глубоком и мелком море // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 2. С. 197–202.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Модель расчета подводного шумового поля: (a) — в горизонтальной плоскости; (б) — в вертикальной плоскости

Скачать (123KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Идеализированная модель волновода с переходной областью: (а) — в горизонтальной плоскости; (б) — в вертикальной плоскости. Треугольником и крестиками обозначено положение приемной цепочки. Пунктирной кривой и звездами, соответственно, — границы шумовой области и шумовые источники

Скачать (114KB)
Метаданные
4. Рис. 3. (а) — Диаграммы направленности шумового поля распределенных источников в вертикальной плоскости D′(θ); (б) — диаграммы направленности в горизонтальной плоскости I ′(β) для двух спектральных компонент шума 100 и 500 Гц при расположении антенны в центре переходной области. На правом рисунке нормировка (5) проводилась на минимальное значение с последующим добавлением 1 дБ

Скачать (120KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) — Диаграммы направленности в вертикальной плоскости Dʹ(θ); (б) — диаграммы направленности в горизонтальной плоскости Iʹ(β) для компоненты шума 500 Гц при расположении антенны в точках с координатами Y =−1000, −500, 0, 500, 1000 м. На правом рисунке нормировка (5) проводилась на минимальное значение с последующим добавлением 1 дБ

Скачать (190KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (а) — Распределение скорости звука в дне на глубине 25 м от границы вода-дно. Вертикальные диаграммы направленности D′(θ) для трех положений акустической приемной системы для двух частот приповерхностных источников: (б) — 100 Гц; (в) — 500 Гц. (г) и (д) — I ′(β) для тех же частот и положений антенны

Скачать (487KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спадание с расстоянием уровня шума судна (среднее значение по всем направлениям — сплошные линии и максимальный разброс возможных значений — штриховые линии) в областях с разными типами дна на частоте излучения 100 Гц. Цвет линии соответствует цвету кругов на рис. 5, выделяющих ту или иную область

Скачать (86KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (а) — Схема численных экспериментов при движении судна вдоль водоподобной области (по стрелке 1) и поперек (по стрелке 2), треугольником отмечено положение вертикальной цепочки гидрофонов; цветом обозначено распределение скорости звука в дне в горизонтальной плоскости на глубине 25 м от границы вода-дно; (б) — распределение скорости звука в вертикальной плоскости по стрелке 2, (в) — зависимость спектральной амплитуды шумового поля в точке расположения вертикальной цепочки гидрофонов от положения судна, двигающегося по стрелке 1, цифрами в рамке указаны соответствующие значения частоты спектральных составляющих; (г) — амплитуда первой моды и полного поля при пересечении судном водоподобной области (движение по стрелке 2)

Скачать (284KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».